JP2007132450A - Torque limiting mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般産業機械、航空機等の動力伝達系に係わり、規定を超えるトルクが作用した場合にそのトルクの伝達を抑制し得るトルク制限機構に関する。 The present invention relates to a power transmission system for general industrial machines, aircraft, and the like, and relates to a torque limiting mechanism that can suppress transmission of torque when a torque exceeding a specified level is applied.
入力軸から出力軸にトルクを伝達するとともに、規定を超えるトルクが作用した場合にトルクの伝達を抑制し得る機構として、スリップクラッチ(例えば、下記特許文献を参照)が周知である。スリップクラッチは、入力軸にスプライン結合する摩擦板と、出力軸にスプライン結合する摩擦板との摩擦を通じてトルクを伝達し、過大トルクが作用した際には摩擦板同士をスリップさせることで伝達されるトルクを低減するものである。
入力軸と出力軸との間にスリップクラッチを介設した機械・機器等では、スリップが発生したときに早期にその事実を検知したいという欲求がある。理由は、第一に、出力軸が適切に回転しない場合にスリップクラッチ部におけるスリップのせいなのかあるいは入力軸自体が回転していないのかを切り分けて特定するためであり、第二に、摩擦板同士のスリップに伴う摩擦熱を一定限度内に抑えるべくスリップが発生した際に速やかに入力軸の回転を制動するためである。 In a machine / equipment in which a slip clutch is interposed between an input shaft and an output shaft, there is a desire to detect the fact at an early stage when a slip occurs. The reason is that, first, when the output shaft does not rotate properly, it is necessary to identify whether the slip in the slip clutch part is caused or whether the input shaft itself is not rotating. Second, the friction plate This is to quickly brake the rotation of the input shaft when the slip is generated in order to keep the frictional heat accompanying the slip between them within a certain limit.
従来、スリップの発生を検知するべく、入力軸及び出力軸の回転速度をそれぞれ計測するためのセンサを設け、回転速度の差を監視していたのであるが、このようなセンサを設けることはコスト負担が大きかった。 Conventionally, in order to detect the occurrence of slip, sensors for measuring the rotational speed of the input shaft and the output shaft have been provided to monitor the difference in rotational speed. However, providing such a sensor is costly. The burden was great.
以上に鑑みてなされた本発明は、回転速度を計測するセンサを用いずとも、スリップクラッチ部におけるスリップの発生を検知できるようにすることを所期の目的としている。 An object of the present invention made in view of the above is to make it possible to detect the occurrence of slip in the slip clutch portion without using a sensor for measuring the rotational speed.
本発明では、入力軸と出力軸との間にスリップクラッチ部を設けておき、規定以上の入力トルクが作用した場合に前記スリップクラッチ部をスリップさせて出力トルクを制限するように構成したトルク制限機構において、前記スリップクラッチ部のスリップに起因して前記入力軸と前記出力軸との間に生じる位相差を作動子の直線的な変位に変換する動作変換部と、前記作動子の変位を利用して前記スリップクラッチ部にスリップが発生した旨を検知する検知部とを設けた。 In the present invention, a slip clutch portion is provided between the input shaft and the output shaft, and when the input torque exceeding the specified level is applied, the slip clutch portion is slipped to limit the output torque. In the mechanism, an operation converting unit that converts a phase difference generated between the input shaft and the output shaft due to slip of the slip clutch unit into a linear displacement of the actuator, and using the displacement of the actuator And a detecting section for detecting that slip has occurred in the slip clutch section.
即ち、入力軸及び出力軸の回転速度を計測するのではなく、入力軸と出力軸との位相差を作動子の機械的変位に変換して、その作動子の変位を検出するようにした。これにより、回転速度を計測するセンサを設けず、比較的低コストでスリップの発生を検知可能となる。 That is, instead of measuring the rotational speeds of the input shaft and the output shaft, the phase difference between the input shaft and the output shaft is converted into a mechanical displacement of the actuator, and the displacement of the actuator is detected. Accordingly, it is possible to detect the occurrence of slip at a relatively low cost without providing a sensor for measuring the rotation speed.
本発明によれば、回転速度を計測するセンサを用いずとも、スリップクラッチ部におけるスリップの発生を検知できる。 According to the present invention, the occurrence of slip in the slip clutch portion can be detected without using a sensor for measuring the rotational speed.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態のトルク制限機構は、図1に示すように、同一軸心A回りに回転駆動される入力軸(または、出力軸)1と出力軸(または、入力軸)2との間にスリップクラッチ部3を介設して、入力軸1に入力されるトルクを出力軸2に伝達するようにしたものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the torque limiting mechanism of the present embodiment slips between an input shaft (or output shaft) 1 and an output shaft (or input shaft) 2 that are driven to rotate about the same axis A. A torque input to the input shaft 1 is transmitted to the output shaft 2 through the
スリップクラッチ部3は、入力軸1にスプライン結合(キー結合)する摩擦板31と、出力軸2にスプライン結合する摩擦板32と、これら摩擦板31、32を重ね合わせて押圧するプリロードスプリング33とを具備する。図示例では、出力軸2を入力軸1に収容し、出力軸2の外周及び入力軸1の内周にそれぞれ軸心A方向に沿って交互に重なり合うように摩擦板31、32を取着している。
The
入力軸1にトルクが入力されると、そのトルクが摩擦板31、32同士の摩擦を通じて出力軸2に伝達され、入力軸1及び出力軸2が同期回転する。但し、規定以上の過大トルクが作用した場合には、摩擦板31、32同士がスリップして伝達されるトルクを低減する。スリップが発生しているとき、入力軸1の回転と出力軸2の回転とが非同期となり、両者に位相差が生じる。
When torque is input to the input shaft 1, the torque is transmitted to the output shaft 2 through the friction between the
しかして、摩擦板31、32同士のスリップに起因して入力軸1と出力軸2との間に生じる位相差を、作動子43の直線的な変位に変換し、その作動子43の変位を検出することによってスリップが発生した旨を知得するようにしている。
Thus, the phase difference generated between the input shaft 1 and the output shaft 2 due to the slip between the
入力軸1と出力軸2との位相差を機械的変位に変換する動作変換部4は、入力軸1に設けた入力側リング41と、出力軸2に設けた出力側リング42とを要素とする。入力側リング41は入力軸1とともに軸心A回りに回転し、出力側リング42は出力軸2とともに軸心A回りに回転する。これら入力側リング41と出力側リング42とは、互いに係わり合ってカムを構成する。即ち、一方が軸心A方向に変位可能に支持されたスライドリングであり、このスライドリングが他方のカムリングに対して相対的に回転すると同時に軸心A方向に変位して作動子43を駆動する。
The motion converter 4 that converts the phase difference between the input shaft 1 and the output shaft 2 into mechanical displacement includes an input side ring 41 provided on the input shaft 1 and an
本実施形態では、入力側リング41をスライドリングとし、出力側リング42をカムリングとしている。入力側リング41は、入力軸1にスプライン結合する。出力側リング42は、出力軸2に固定する。また、出力側リング42を入力側リング41に収容し、出力側リング42の外周面と入力側リング41の内周面とを径方向に対向配置している。
In this embodiment, the input side ring 41 is a slide ring and the
その上で、出力側リング42の外周にはカム溝42aを形成し、スライドリングの内周にはカム溝42aに係合するピン41aを突設している。カム溝42aは、図2に示すように、軸心A方向に位置を徐々に変化させながら出力側リング42を一周するように環状に彫ってあり、出力側リング42の径に対称となっている。ピン41aは、カム溝42a内に進入し、カム溝42aに沿って摺動するもので、入力側リング41の径方向に対向するように2個存在する。
In addition, a
スリップクラッチ部3においてスリップが発生し、入力軸1と出力軸2との間に位相差が生じると、入力側リング41が出力側リング42に対して軸心A回りに相対的に回転する。このとき、ピン41aがカム溝42aに沿って摺動し、その結果としてピン41aひいては入力側リング41が軸心A方向に変位することとなる。入力側リング41の軸心A方向の変位量は、初期組み込み位置(スリップクラッチ部3においてスリップが発生していない状態での位置)から、入力側リング41が出力側リング42に対して相対的に90度回転したときに最大となる。
When slip occurs in the
作動子43は、軸心A方向に直線的に突没動作可能にハウジング6に支持させてある。入力側リング41は、スリップクラッチ部3においてスリップが発生したときに、作動子43を図中左方に押し出す。入力軸1と出力軸2との非同期回転が続くと入力側リング41は軸心A方向に振動するが、作動子43にはディテント機構(または、節度機構)が付随しており、一旦押し出されて突出した作動子43は外部から操作されない限り自動的に元の位置に没入することはない。ディテント機構は、作動子43の外周に形成したディテント溝43a、43bと、ディテント溝43a、43bの何れかに係合して作動子43を突出位置または没入位置に位置づけ突没動作を規制するボール44と、ボール44を作動子43に交差する方向に弾性付勢するスプリング45とよりなる。
The
スリップクラッチ部3にスリップが発生した旨を検知する検知部5は、要するに、作動子43が入力側リング41により押し出されて突出した事象を検出する。例えば、検知部として、突出した作動子43が係合してON/OFFが切り替わるリミットスイッチ5を設けておき、リミットスイッチ5を介してスリップの発生を検知した際にシステムを自動停止させるようにすることが可能である。因みに、作動子43の突出は、目視にても確認することができる。
In short, the
本実施形態によれば、入力軸1と出力軸2との間にスリップクラッチ部3を介設し、規定以上の入力トルクが作用した場合に前記スリップクラッチ部3をスリップさせて出力トルクを制限するように構成したトルク制限機構において、前記スリップクラッチ部3のスリップに起因して前記入力軸1と前記出力軸2との間に生じる位相差を作動子43の直線的な変位に変換する動作変換部4と、前記作動子43の変位を利用して前記スリップクラッチ部3にスリップが発生した旨を検知する検知部5とを設けたため、入力軸1や出力軸2の回転速度を計測するためのセンサを用いずに比較的低コストでスリップの発生を検知できる。
According to the present embodiment, the
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、検知部5を構成するデバイスはリミットスイッチ等の機械的なスイッチには限られず、各種センサ(アクティブ赤外線センサ、測距センサ、光学センサ等)を使用することができる。
The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, the device constituting the
上記実施形態では、入力側リング41を入力軸1にスプライン結合してスライドリングとしていたが、これとは逆に、出力側リング42を出力軸2にスプライン結合してスライドリングとすることも考えられる。
In the above embodiment, the input side ring 41 is splined to the input shaft 1 to form a slide ring, but conversely, the
また、入力側リング41の内周にカム溝を形成し、出力側リング42の外周にピンを突設するようにしてもよい。
Further, a cam groove may be formed on the inner periphery of the input side ring 41 and a pin may be provided on the outer periphery of the
動作変換部4のカムは、カム溝42aとピン41aとによるものには限定されず、その他の態様のカムを採用することを妨げない。
The cam of the motion converting unit 4 is not limited to the cam formed by the
さらには、いわゆるボールランプを設けて動作変換部を構成することも可能である。即ち、入力軸とともに回転する入力側部材と、出力軸とともに回転する出力側部材とを軸心方向に沿って対向させ、両部材の対向面にそれぞれテーパ状の側端面を有する凹溝を形成して、凹溝間にボールを挟圧する。入力軸と出力軸との間に位相差が生じると、ボールが凹溝の側端面に乗り上げて脱出しようとし、両部材を軸心方向に離反させる。故に、入力側部材または出力側部材をスプライン結合等を介して軸心方向に変位可能としておけば、入力軸と出力軸との位相差を直線的な変位に変換し得る。 Furthermore, it is also possible to provide a so-called ball lamp to constitute the motion conversion unit. That is, the input side member that rotates together with the input shaft and the output side member that rotates together with the output shaft are made to face each other along the axial direction, and a concave groove having a tapered side end surface is formed on the opposing surface of both members. Then, the ball is clamped between the concave grooves. When a phase difference occurs between the input shaft and the output shaft, the ball rides on the side end surface of the concave groove and tries to escape, thereby separating both members in the axial direction. Therefore, if the input side member or the output side member can be displaced in the axial direction via spline coupling or the like, the phase difference between the input shaft and the output shaft can be converted into a linear displacement.
その他各部の具体的構成は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other specific configurations of the respective parts are not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1…入力軸
2…出力軸
3…スリップクラッチ部
4…動作変換部
5…検知部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input shaft 2 ...
Claims (1)
前記スリップクラッチ部のスリップに起因して前記入力軸と前記出力軸との間に生じる位相差を作動子の直線的な変位に変換する動作変換部と、
前記作動子の変位を利用して前記スリップクラッチ部にスリップが発生した旨を検知する検知部と
を設けたことを特徴とするトルク制限機構。
In a torque limiting mechanism configured to limit the output torque by slipping the slip clutch part when an input torque exceeding a specified level is provided by providing a slip clutch part between the input shaft and the output shaft,
An operation conversion unit that converts a phase difference generated between the input shaft and the output shaft due to slip of the slip clutch unit into a linear displacement of an actuator;
A torque limiting mechanism, comprising: a detecting unit that detects that slip has occurred in the slip clutch unit by using displacement of the operating element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005327332A JP2007132450A (en) | 2005-11-11 | 2005-11-11 | Torque limiting mechanism |
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JP2005327332A JP2007132450A (en) | 2005-11-11 | 2005-11-11 | Torque limiting mechanism |
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JP2005327332A Pending JP2007132450A (en) | 2005-11-11 | 2005-11-11 | Torque limiting mechanism |
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JP (1) | JP2007132450A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017534265A (en) * | 2014-09-26 | 2017-11-24 | マレル ストーク ポウルトリー プロセッシング ベースローテン フェンノートシャップMarel Stork Poultry Processing B.V. | Apparatus and method for processing slaughter animals and / or parts thereof |
-
2005
- 2005-11-11 JP JP2005327332A patent/JP2007132450A/en active Pending
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